JP2000058095A - 固体電解質型燃料電池の検査方法 - Google Patents
固体電解質型燃料電池の検査方法Info
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- JP2000058095A JP2000058095A JP10234895A JP23489598A JP2000058095A JP 2000058095 A JP2000058095 A JP 2000058095A JP 10234895 A JP10234895 A JP 10234895A JP 23489598 A JP23489598 A JP 23489598A JP 2000058095 A JP2000058095 A JP 2000058095A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円筒型セルのピンホールを検出することがで
き、信頼性に優れた円筒セル型固体電解質型燃料電池
（Ｔ−ＳＯＦＣ）の検査方法を提供する。 【解決手段】 検査状態において、プラス・マイナス側
の集電棒４１ａ、４１ｂ及び各セル７のインターコネク
タ８に、検査用の電線１０ｂ〜ｅが付けられる。電線１
０ｂ〜ｅは、電圧計１２にまで導かれている。各セル７
の開回路電位は、該セルの１つ手前のセルのインターコ
ネクタ又は集電棒の電位と、自身のインターコネクタの
電位の差として検出できる。
き、信頼性に優れた円筒セル型固体電解質型燃料電池
（Ｔ−ＳＯＦＣ）の検査方法を提供する。 【解決手段】 検査状態において、プラス・マイナス側
の集電棒４１ａ、４１ｂ及び各セル７のインターコネク
タ８に、検査用の電線１０ｂ〜ｅが付けられる。電線１
０ｂ〜ｅは、電圧計１２にまで導かれている。各セル７
の開回路電位は、該セルの１つ手前のセルのインターコ
ネクタ又は集電棒の電位と、自身のインターコネクタの
電位の差として検出できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒型セルタイプ
の固体電解質型燃料電池（以下Ｔ−ＳＯＦＣともいう）
の検査方法に関する。特に、円筒型セルを直列及び並列
に接続固定する際に、セル電位をモニタすることにより
円筒型セルのピンホールを検出することができ、信頼性
に優れたＴ−ＳＯＦＣを提供できる検査方法に関する。
の固体電解質型燃料電池（以下Ｔ−ＳＯＦＣともいう）
の検査方法に関する。特に、円筒型セルを直列及び並列
に接続固定する際に、セル電位をモニタすることにより
円筒型セルのピンホールを検出することができ、信頼性
に優れたＴ−ＳＯＦＣを提供できる検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｔ−ＳＯＦＣは、特公平１−５９７０５
号等に開示されている固体電解質型燃料電池の一タイプ
である。Ｔ−ＳＯＦＣは、多孔質支持管−空気極−固体
電解質層−燃料極−インターコネクタで構成される円筒
型セルを有する。空気極側に酸素（空気）を流し、燃料
極側にガス燃料（Ｈ2 、ＣＯ等）を流してやると、この
セル内でＯ2-イオンが移動して化学的燃焼が起こり、空
気極と燃料極の間に電位が生じ発電が行われる。なお、
空気極が支持管を兼用する形式のものもある。
号等に開示されている固体電解質型燃料電池の一タイプ
である。Ｔ−ＳＯＦＣは、多孔質支持管−空気極−固体
電解質層−燃料極−インターコネクタで構成される円筒
型セルを有する。空気極側に酸素（空気）を流し、燃料
極側にガス燃料（Ｈ2 、ＣＯ等）を流してやると、この
セル内でＯ2-イオンが移動して化学的燃焼が起こり、空
気極と燃料極の間に電位が生じ発電が行われる。なお、
空気極が支持管を兼用する形式のものもある。
【０００３】ところで、固体電解質層にピンホールが存
在すると、セル内をＯ2-イオンではなくＯ2 分子が移動
し、通常の燃焼を生じ、燃料側の酸素分圧を上昇させ、
空気極と燃料極の間に生じる電位（開回路電位）を低下
させる。
在すると、セル内をＯ2-イオンではなくＯ2 分子が移動
し、通常の燃焼を生じ、燃料側の酸素分圧を上昇させ、
空気極と燃料極の間に生じる電位（開回路電位）を低下
させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記ピンホールを検査
する従来の方法は、セルを水中に入れてセル内に空気圧
をかけて気泡を見つけるという古典的なものであった。
この方法では、相当大きな（例えば径０．５μm ）ピン
ホールは見つけることができるが、小さいピンホールを
見つけることができなかった。そのため、実際の装置に
多数のセルを組み込んだ後に試運転し始めてから異常が
認識されることがあった。この場合、多数のセルの中の
どのセルが不良なものか不明なため処置しにくかった。
する従来の方法は、セルを水中に入れてセル内に空気圧
をかけて気泡を見つけるという古典的なものであった。
この方法では、相当大きな（例えば径０．５μm ）ピン
ホールは見つけることができるが、小さいピンホールを
見つけることができなかった。そのため、実際の装置に
多数のセルを組み込んだ後に試運転し始めてから異常が
認識されることがあった。この場合、多数のセルの中の
どのセルが不良なものか不明なため処置しにくかった。
【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、円筒型セルタイプの固体電解質型燃料電池
（Ｔ−ＳＯＦＣ）の検査方法であって、円筒型セルを直
列及び並列に接続固定する際に、セル電位をモニタする
ことにより円筒型セルのピンホールを検出することがで
き、信頼性に優れたＴ−ＳＯＦＣを製造することのでき
る検査方法を提供することを目的とする。
れたもので、円筒型セルタイプの固体電解質型燃料電池
（Ｔ−ＳＯＦＣ）の検査方法であって、円筒型セルを直
列及び並列に接続固定する際に、セル電位をモニタする
ことにより円筒型セルのピンホールを検出することがで
き、信頼性に優れたＴ−ＳＯＦＣを製造することのでき
る検査方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の燃料電池の検査方法は、 多層円筒状に積
層された空気極、固体電解質層、燃料極、及び、インタ
ーコネクタを有する複数の円筒型セルの集合体を備えた
燃料電池の検査方法であって； セルを単独又は複数個
接続して運転し、 その際の各セルの開回路電位を測定
して該セルの気密性を検査することを特徴とする。
め、本発明の燃料電池の検査方法は、 多層円筒状に積
層された空気極、固体電解質層、燃料極、及び、インタ
ーコネクタを有する複数の円筒型セルの集合体を備えた
燃料電池の検査方法であって； セルを単独又は複数個
接続して運転し、 その際の各セルの開回路電位を測定
して該セルの気密性を検査することを特徴とする。
【０００７】この方法によれば、微細なピンホールによ
る開回路電位低下も確実に発見できる。また、複数のセ
ルを同時に運転する場合も、各セルを並列には接続しな
いで、各セルの開回路電位を検出するようにしておけ
ば、どのセルが問題かすぐに分かるので処置しやすい。
る開回路電位低下も確実に発見できる。また、複数のセ
ルを同時に運転する場合も、各セルを並列には接続しな
いで、各セルの開回路電位を検出するようにしておけ
ば、どのセルが問題かすぐに分かるので処置しやすい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。まず、本発明の検査方法の前提となるＴ−ＳＯＦＣ
の構成について説明する。図２は、代表的なＴ−ＳＯＦ
Ｃの全体構造を示す図である。図３は、図２の燃料電池
のセルの構造を示す断面図である。（Ａ）は全体の縦断
面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す横断面
図である。この固体電解質型燃料電池１の中枢部分であ
る円筒型セル集合体２は、細長い円筒状（寸法例、径１
５mm×長さ５００mm）の多数のセル７から構成されてい
る。円筒型セル７は、上端開放、下端閉のセラミックチ
ューブである。円筒型セル７の断面は多層円筒状をして
おり（図３（Ｂ）参照）、空気極６１、固体電解質層６
３、燃料極６５及びインターコネクタ６７の各層が積層
されている。
る。まず、本発明の検査方法の前提となるＴ−ＳＯＦＣ
の構成について説明する。図２は、代表的なＴ−ＳＯＦ
Ｃの全体構造を示す図である。図３は、図２の燃料電池
のセルの構造を示す断面図である。（Ａ）は全体の縦断
面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す横断面
図である。この固体電解質型燃料電池１の中枢部分であ
る円筒型セル集合体２は、細長い円筒状（寸法例、径１
５mm×長さ５００mm）の多数のセル７から構成されてい
る。円筒型セル７は、上端開放、下端閉のセラミックチ
ューブである。円筒型セル７の断面は多層円筒状をして
おり（図３（Ｂ）参照）、空気極６１、固体電解質層６
３、燃料極６５及びインターコネクタ６７の各層が積層
されている。
【０００９】円筒型セルの各層は、それぞれ必要な機能
（導電性、通気性、固体電解質、電気化学触媒性等）を
有する酸化物を主成分とする材料で形成されている。円
筒型セル７内には、空気を通すための細長い空気導入管
４が通っている。空気導入管４は、燃料電池１上部の空
気分配器３１から下に出て、円筒型セル７チューブの底
近くにまで達している。この空気導入管４によって、空
気分配器３１内の空気が、円筒型セル７チューブ内に供
給される。チューブ内（底）に供給された空気は、上述
の発電反応に寄与しつつチューブ内を上方に向い、セル
上端２１から排気燃焼室３７に出る。この排気燃焼室３
７においては、後述する燃料ガス排気と空気排気とが混
合され、円筒型セル７で未反応のまま排気された酸素と
燃料成分が燃焼（一般的な燃焼）する。
（導電性、通気性、固体電解質、電気化学触媒性等）を
有する酸化物を主成分とする材料で形成されている。円
筒型セル７内には、空気を通すための細長い空気導入管
４が通っている。空気導入管４は、燃料電池１上部の空
気分配器３１から下に出て、円筒型セル７チューブの底
近くにまで達している。この空気導入管４によって、空
気分配器３１内の空気が、円筒型セル７チューブ内に供
給される。チューブ内（底）に供給された空気は、上述
の発電反応に寄与しつつチューブ内を上方に向い、セル
上端２１から排気燃焼室３７に出る。この排気燃焼室３
７においては、後述する燃料ガス排気と空気排気とが混
合され、円筒型セル７で未反応のまま排気された酸素と
燃料成分が燃焼（一般的な燃焼）する。
【００１０】円筒型セル７の外面には、燃料電池１下部
の燃料ヘッダー９から上方に向けて燃料ガスが供給さ
れ、上述の発電に供される。燃料ガスの未反応部分と、
セル部での電気化学的燃焼生成物（ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ等）
とは、円筒型セル７上端外面のスキマを通って排気燃焼
室３７に入る。この排気燃焼室３７では、上述のように
未反応燃料が燃焼する。燃焼排ガスは、排気口３５から
排出される。この排ガスの顕熱は、燃料電池に供給され
る空気及び燃料ガスの余熱に用いられたり、あるいは、
通常の蒸気ボイラー・タービンを用いる発電システムに
送られて発電に利用される。
の燃料ヘッダー９から上方に向けて燃料ガスが供給さ
れ、上述の発電に供される。燃料ガスの未反応部分と、
セル部での電気化学的燃焼生成物（ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ等）
とは、円筒型セル７上端外面のスキマを通って排気燃焼
室３７に入る。この排気燃焼室３７では、上述のように
未反応燃料が燃焼する。燃焼排ガスは、排気口３５から
排出される。この排ガスの顕熱は、燃料電池に供給され
る空気及び燃料ガスの余熱に用いられたり、あるいは、
通常の蒸気ボイラー・タービンを用いる発電システムに
送られて発電に利用される。
【００１１】図２に示されている６列の円筒型セル７
は、互いに電気的に接続されている。すなわち、右側の
円筒型セルのインターコネクタ６７が、その左側の円筒
型セルの外面（外面電極、この場合燃料極）に、Ｎｉフ
ェルト８を介して接続されているので、結局、図２の６
本の円筒型セルは、直列に接続されていることとなる。
通常の固体電解質型燃料電池にあっては、円筒型セル１
本における発電電圧は約１ボルトなので、多数の円筒型
セルを直列に接続して所要の電圧を得る。円筒型セル集
合体２の最外列の外側には、集電板５ａ、５ｂが、円筒
型セル７に接して（Ｎｉフェルト８を介して）設けられ
ている。この集電板５と、それに接続されている集電棒
４１から、セル集合体２で発電された電力を外部へ取り
出す。
は、互いに電気的に接続されている。すなわち、右側の
円筒型セルのインターコネクタ６７が、その左側の円筒
型セルの外面（外面電極、この場合燃料極）に、Ｎｉフ
ェルト８を介して接続されているので、結局、図２の６
本の円筒型セルは、直列に接続されていることとなる。
通常の固体電解質型燃料電池にあっては、円筒型セル１
本における発電電圧は約１ボルトなので、多数の円筒型
セルを直列に接続して所要の電圧を得る。円筒型セル集
合体２の最外列の外側には、集電板５ａ、５ｂが、円筒
型セル７に接して（Ｎｉフェルト８を介して）設けられ
ている。この集電板５と、それに接続されている集電棒
４１から、セル集合体２で発電された電力を外部へ取り
出す。
【００１２】図１は、本発明の１実施例に係る燃料電池
の検査方法を説明するための図である。この検査用セル
集合体２′は、図２の燃料電池のセル集合体と基本的に
は同様の構成であり、同様のケーシング（図示されず）
中に収められている。そして、通常の運転状態と同様の
温度・ガス条件で検査運転を行う。
の検査方法を説明するための図である。この検査用セル
集合体２′は、図２の燃料電池のセル集合体と基本的に
は同様の構成であり、同様のケーシング（図示されず）
中に収められている。そして、通常の運転状態と同様の
温度・ガス条件で検査運転を行う。
【００１３】検査状態においては、プラス・マイナス側
の集電棒４１ａ、４１ｂ及び各セル７のインターコネク
タ８には、検査用の電線１０ｂ〜ｅが付けられている。
そして電線１０ｂ〜ｅは、電圧計１２にまで導かれてい
る。各セル７の開回路電位は、該セルの１つ手前のセル
のインターコネクタ又は集電棒の電位と、自身のインタ
ーコネクタの電位の差として検出できる。
の集電棒４１ａ、４１ｂ及び各セル７のインターコネク
タ８には、検査用の電線１０ｂ〜ｅが付けられている。
そして電線１０ｂ〜ｅは、電圧計１２にまで導かれてい
る。各セル７の開回路電位は、該セルの１つ手前のセル
のインターコネクタ又は集電棒の電位と、自身のインタ
ーコネクタの電位の差として検出できる。
【００１４】図１の検査装置を以下の実際のセル仕様、
運転条件下において各セルの開回路電位を検出する。 空気極材質 ：ＬａＳｒＭｎＯ3 インターコネクタ材質：ＬａＣａＣｒＯ3 電解質材質 ：Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 （ＹＳＺ） 燃料極材質 ：Ｎｉ＋ＹＳＺ
運転条件下において各セルの開回路電位を検出する。 空気極材質 ：ＬａＳｒＭｎＯ3 インターコネクタ材質：ＬａＣａＣｒＯ3 電解質材質 ：Ｙ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 （ＹＳＺ） 燃料極材質 ：Ｎｉ＋ＹＳＺ
【００１５】 ガス供給温度：１０００℃ 酸化剤 ：空気、供給量１０リットル／分・セル 燃料 ：加湿水素、供給量０．６リットル／分・セル
【００１６】この検査運転において正常なセルの開回路
電位は０．９７〜０．９８Ｖである。開回路電位０．９
Ｖ以下のものは固体電解質層に明らかな洩れがあるもの
と判定した。
電位は０．９７〜０．９８Ｖである。開回路電位０．９
Ｖ以下のものは固体電解質層に明らかな洩れがあるもの
と判定した。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、円筒型セルを直列及び
並列に接続固定する際に、セル電位をモニタすることに
より微細なピンホールによる開回路電位低下も確実に発
見できる。また、複数のセルを同時に運転する場合も、
各セルを並列には接続しないで、各セルの開回路電位を
検出するようにしておけば、どのセルが問題かすぐに分
かるので処置しやすい。そのため、信頼性に優れたＴ−
ＳＯＦＣを製造することのできる検査方法を提供でき
る。
並列に接続固定する際に、セル電位をモニタすることに
より微細なピンホールによる開回路電位低下も確実に発
見できる。また、複数のセルを同時に運転する場合も、
各セルを並列には接続しないで、各セルの開回路電位を
検出するようにしておけば、どのセルが問題かすぐに分
かるので処置しやすい。そのため、信頼性に優れたＴ−
ＳＯＦＣを製造することのできる検査方法を提供でき
る。
【図１】本発明の１実施例に係る燃料電池の検査方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図２】代表的なＴ−ＳＯＦＣの全体構造を示す図であ
る。
る。
【図３】図２のＴ−ＳＯＦＣのセルの構造を示す断面図
である。（Ａ）は全体の縦断面図であり、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す横断面図である。
である。（Ａ）は全体の縦断面図であり、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す横断面図である。
１ 固体電解質型燃料電池 ２ セル集合体 ４ 空気導入管 ５ 集電板 ７ 円筒型セル ８ Ｎｉフェルト ９ 燃料ヘッダー １０ 電線 １２ 電圧計 ２１ セル上端 ３１ 空気分配器 ３５ 排気口 ３７ 排気燃焼室 ４１ 集電棒 ６１ 空気極 ６３ 固体電解質
層 ６５ 燃料極 ６７ インターコ
ネクタ
層 ６５ 燃料極 ６７ インターコ
ネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田尻 浩昭 福岡市南区塩原２丁目１番47号 九州電力 株式会社総合研究所内 (72)発明者 黒石 正宏 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 竹内 弘明 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 相沢 正信 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB00 CC06 CV02 CV06 CX06 5H027 AA06 KK51 KK54
Claims (2)
- 【請求項１】 多層円筒状に積層された空気極、固体電
解質層、燃料極、及び、インターコネクタを有する複数
の円筒型セルの集合体を備えた燃料電池の検査方法であ
って；セルを単独又は複数個接続して運転し、 その際の各セルの開回路電位を測定して該セルの気密性
を検査することを特徴とする固体電解質型燃料電池の検
査方法。 - 【請求項２】 上記検査運転を、燃料極側を水素を添加
した窒素雰囲気とし、空気極側を酸素を含む雰囲気とし
て行うことを特徴とする請求項１記載の固体電解質型燃
料電池の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10234895A JP2000058095A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 固体電解質型燃料電池の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10234895A JP2000058095A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 固体電解質型燃料電池の検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058095A true JP2000058095A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16977998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10234895A Pending JP2000058095A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 固体電解質型燃料電池の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000058095A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003109634A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システム及び燃料電池の運転方法 |
| EP1487044A3 (en) * | 2003-04-17 | 2006-07-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for detecting possible structural deficiencies of a polymer electrolyte fuel cell |
-
1998
- 1998-08-07 JP JP10234895A patent/JP2000058095A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003109634A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池システム及び燃料電池の運転方法 |
| EP1487044A3 (en) * | 2003-04-17 | 2006-07-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for detecting possible structural deficiencies of a polymer electrolyte fuel cell |
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